立体排列和延迟激发拓宽气枪震源子波频带的方法及应用技术

本发明专利技术属于浅海地震勘探过程中的气枪震源技术领域，公开了立体排列和延迟激发拓宽气枪震源子波频带的方法及应用。通过计算气枪不同容量气枪的沉放深度与气枪激发后达到主脉冲峰值的时间；然后基于计算的时间调整不同容量气枪的沉放深度，调整不同容量气枪的激发时间，使气枪阵列中各不同容量气枪的主脉冲峰值对应的时间偏移，最终构造气枪阵列主脉冲波形较窄的尖脉冲震源子波，实现震源子波频带地拓展。本发明专利技术通过调整不同容量气枪的沉放深度以及激发时间构造尖脉冲子波，压制虚反射，实现气枪阵列的频带在保证高频的基础上向低频拓展的目的，最终获得高低频丰富，能量下传能力强的针对中深层地质目标的气枪震源。强的针对中深层地质目标的气枪震源。强的针对中深层地质目标的气枪震源。

【技术实现步骤摘要】
立体排列和延迟激发拓宽气枪震源子波频带的方法及应用


[0001]本专利技术属于浅海地震勘探过程中的气枪震源
，尤其涉及立体排列和延迟激发拓宽气枪震源子波频带的方法及应用。

技术介绍

[0002]在海洋地质调查及油气资源勘探中气枪震源是海洋地震信息采集系统中的关键设备，尤其相对于其他震源来说，气枪震源低频能量更加适用于海洋中深层地质目标的勘探。随着海洋油气资源开采向中深层迈进，地质条件越来越复杂，地震采集精度和分辨率要求随之提高，低频能量丰富的气枪震源受到越来越多的关注。大容量气枪可以贡献更多的低频信号，但是气泡效应明显。
[0003]目前国内外主要通过多子阵平面、立体组合的方法，利用调谐和相干技术，达到拓宽震源子波频带，提高地震勘探地震波下传能力的目的，但是往往高频成分得到增强，低频成分并没有丰富，因此如何激发产生低频能量更强的震源子波，是地球物理学领域亟待解决的问题。如何丰富低频成分，提高气枪震源子波的穿透能力，是本专利技术基于先存技术所要提高的焦点。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过立体排列和延迟激发拓宽气枪震源子波频带的方法，其特征在于，该方法通过计算不同容量气枪的沉放深度与气枪激发后达到主脉冲峰值的时间；然后基于计算的时间调整不同容量气枪的沉放深度，同时调整该部分气枪的激发时间，使气枪阵列中各不同容量气枪的主脉冲峰值对应的时间偏移，最终构造气枪阵列主脉冲波形较窄的尖脉冲震源子波，实现震源子波频带地拓展；具体包括以下步骤：S1、根据范德瓦尔斯非理想气体气枪子波模型模拟不同容量的气枪子波，并设定初始条件；S2、根据步骤S1设定的初始条件执行模拟过程；S3、对模拟出的气枪子波进行分析，统计不同容量气枪子波从激发到达到主脉冲峰值的时间t
i
；S4、根据模拟结果，容量越小t
i
越小，假设最小t
i
为t0，计算不同容量气枪从激发到达到主脉冲峰值的时间与t0的差值Δt
i
，Δt
i
＝t
i
‑
t0；S5、取步骤S4计算的1/2Δt
i
作为气枪阵列中不同容量气枪的延迟激发时间，将该部分气枪的沉放深度减少1/4Δt
i
·
C，C为气体速度，随后进行气枪子波模拟；S6、对步骤S5得到的气枪阵列子波做频谱分析。2.根据权利要求1所述的通过立体排列和延迟激发拓宽气枪震源子波频带的方法，其特征在于，在步骤S1中，范德瓦尔斯非理想气体气枪子波模型的方程表达为：式中，a、b均为范德瓦尔斯常数，a＝0.1404m6·
Pa
·
mol
‑2,b＝3.764
×
10
‑5m3·
mol
‑1，T
g
为有效热力学温度，R
g
为普适气体常数，m
g
为气体质量，V
g
为体积；有效温度T
g
取决于气室内的高压气体：T
g
＝T
w
(1+P
g
/P
c
) (2)式中，P
c
＝139MPa；气枪激发过程中，根据能量守恒定律，气泡热传播损失和气泡物质量的传递获得的能量必须与气泡内能的变化平衡，则有：式中，T是气泡温度，P是气泡压力，m
b
是气泡内气体的物质量，U＝C
m
m
b
T表示气泡的内能，C
m
是定压比热容，dQ/dt是通过气泡壁的传热速率，传热系数k是通过对模型与试验数据拟合确定的，气泡热损失率表示为：式中，ΔT＝T
b
‑
T
w
是气泡温度T
b
和周围水温T
w
之间的温度差，R是气泡半径；利用范德瓦尔斯非理想气体方程，非理想气体的内能是气体温度和体积的函数：全微分方程表示为：热力学第一定律转化为：
式中，R
g
＝C
m
‑
C
m
；气体物质的量的变化率节流常数τ，V
g
是气室容量，m
g
是气室内气体的物质量，P
g
是气枪压力，P
b
是气泡压力；不同容量气枪的节流常数只与气室大小有关；根据幂次定律，表示为：式中，τ0是与容量无关的端口节流常数，ζ是通过与实测数据的对比确定的节流幂律指数；根据测量和计算结果，在任意给定的时间内，通过气枪端口的气体流量取决于气枪内外的压力差，气体释放的速率表示为：式中，m
b
是释放到气泡中的气体物质的量，m
g
|
t＝0
是气室内气体总量，η是气泡中气体量与总量的比；气泡壁的运动方程表示为：式中，R是气泡半径，u和分别是气泡壁的速度和加速度，c是声波在流体介质中的速度，是气泡壁的焓差，ρ
∞
是无穷远处的静水密度，P
b
是气泡压力，P
∞
是无穷远处静水压；气泡的静水压力在气泡由于浮力上升的过程中发生改变，气泡上升过程的气泡垂直上升速度的表达式为：式中，z是气泡深度，g是重力加速度常数，R是气泡半径，静水压力P
∞
的表达式为：式中，P
atm
是标准大气压，z
g
是气枪深度；在距离气枪1m处，气枪子波信号表示为：在低频时，气泡间的相互作用不可忽视；气泡间的这种相互作用为对流体静水压的调节；气泡间的相互作用会使气泡周围的压力变化；相对于地震波长，气泡是一个点，任何任意气泡周围的压力场均是静水压力加上气泡产生的时变...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄江波，吕丁友，张中巧，贺电波，王志亮，张参，姚永强，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司天津分公司，
类型：发明
国别省市：